建站点,wordpress 全局字段,郑州房产网,教育培训机构网站模板文章目录 一、序二、机械硬盘和固态硬盘的物理结构与工作原理2.1 机械硬盘2.11 基本结构2.12 工作原理 2.2 固态硬盘2.21 基本结构2.22 工作原理 三、机械硬盘和固态硬盘的垃圾回收机制3.1 机械硬盘GC3.2 固态硬盘GC3.3 TRIM指令开启和关闭 四、做好数据备份 一、序 周末电脑突… 文章目录 一、序二、机械硬盘和固态硬盘的物理结构与工作原理2.1 机械硬盘2.11 基本结构2.12 工作原理 2.2 固态硬盘2.21 基本结构2.22 工作原理 三、机械硬盘和固态硬盘的垃圾回收机制3.1 机械硬盘GC3.2 固态硬盘GC3.3 TRIM指令开启和关闭 四、做好数据备份 一、序 周末电脑突然关机开机进入UEFI发现启动项全部丢失我有2快固态硬盘分别安装了win11和Ubuntu22.04。 原因猜测固态可能有所损坏平时有一些非正常关机独显直连的情况下有时候不手动息屏自动息屏后无法唤醒屏幕一直黑屏只能重启其它。 由于Ubuntu安装简单没有什么资料于是我重新安装了Ubuntu我有一个ventory启动盘里面放了几个镜像装系统很方便想通过Ubuntu修复Windows引导用了一些软件比如什么testdisk发现win11那块固态的分区丢失了整个硬盘表现为没有分区的状态这种原因相比应该是固态损坏导致分区表丢失了。 在Ubuntu上用testdisk对这块硬盘进行修复可以检测到丢失分区但是只能恢复EFI分区这肯定是无法正常启动Windows的。 于是我又使用Windows PE进行修复我去无忧下载了几个PE的ISO直接放在ventory里面启动的使用DiskGenius恢复了硬盘的分区。 再次启动Windows又报错0e,01,0f等错误。修复了半天没搞好遂使用华硕UEFI里面的云端还原功能来还原系统。 结果它还原的时候把我电脑所有的硬盘都格式化了还没提示还是第一次遇到通常只会格式化安装系统的硬盘。 接着就是想着恢复数据了以前使用的是机械硬盘使用DiskGenius就可以恢复数据这次发现不行。又使用了Disk DrillRecuva等等国产软件不用想。 均无果拿winhex软件看了一下硬盘发现硬盘数据全变0无法恢复。 winhex是一款功能强大的磁盘编辑和数据恢复工具。可以用来磁盘编辑和数据恢复、磁盘和文件分析、数据处理和编辑、安全和取证。实用用途举例你要出售一块机械硬盘它是比较容易恢复删除、格式化之前的数据的你可以使用winhex进行多次清理。 现在民间最好数据恢复工具应该是PC3000吧价格好几万不是很了解国内好像有chao板的由俄罗斯的 ACE Laboratory 公司开发。它包括专业硬件和专用软件可以直接和硬盘的控制器通信。 但是问了淘宝商家固态硬盘格式化后也无法借此恢复能的话我的数据也不值恢复的费用。 所以本文就做知识记录与分享吧。 二、机械硬盘和固态硬盘的物理结构与工作原理 2.1 机械硬盘 2.11 基本结构 HDD 是一种使用旋转磁盘盘片的存储设备它利用磁性材料在盘片表面上创建磁场以存储和读取数据。 其主要部件包括 盘片Platter通常是由铝合金、陶瓷或玻璃制成的圆形盘片数据存储在其表面上。磁头Read/Write Head位于磁盘上方或下方的读写头部件负责在盘片上读取和写入数据。马达用于旋转盘片的电动马达使盘片以高速旋转。传动臂Actuator Arm带有磁头的传动臂负责在盘片上移动定位到正确的磁道读取或写入数据。 体积大、读写慢、数据不易丢失硬件损坏也能较大程度恢复数据。 2.12 工作原理 磁场表示数据 磁性材料被分成许多微小的区域每个区域称为一个位Bit。当磁头写入数据时它会改变盘片表面上每个位的磁性状态即改变磁场的方向。 如果磁场朝向上表示二进制 1如果磁场朝向下表示二进制 0。 数据读取 当计算机需要读取数据时控制器发送指令给磁头。传动臂定位磁头到正确的磁道并旋转盘片找到数据所在的扇区。磁头测量磁场变化将数据转换为电信号传输给计算机进行处理。 数据写入 计算机将要写入的数据转换为磁场变化。磁头定位到目标位置将数据的磁场模式写入盘片表面。 旋转速度 机械硬盘的性能受到旋转速度的影响。通常以每分钟转数RPM来衡量常见的速度为 5400 RPM、7200 RPM甚至更高。 2.2 固态硬盘 2.21 基本结构 固态硬盘是一种使用闪存存储数据的硬盘其主要部件包括 存储芯片NAND Flash Chips由多个存储单元组成的芯片用于存储数据。控制器Controller管理芯片、数据传输和读写操作的主要部件。DRAM 缓存用于临时存储数据和加速访问的缓存器件。 NAND 闪存的基本组成 晶体管NAND 闪存中的存储单元是由晶体管构成的每个存储单元包含一个或多个晶体管。控制门Control Gate晶体管中有一个控制门用于控制存储单元是否写入电荷。浮动栅Floating Gate控制门和晶体管之间有一个浮动栅用于存储电荷。当存储单元需要写入数据时电荷会被注入到浮动栅中。 - SSD体积小速度快数据不易恢复。 2.22 工作原理 SSD和HDD原理不同简单来说一个是利用磁场一个是利用电场。 写入数据 当需要写入数据时控制器会向特定的存储单元发送写入信号。存储单元中的控制门会打开允许电荷通过并存储到浮动栅中。通过在浮动栅中存储电荷的数量和状态来表示数据的位通常是高电荷表示1低电荷或无电荷表示0。 擦除数据 SSD 中的存储单元不能直接覆盖写入数据因此在需要擦除数据时需要将存储单元中的浮动栅的电荷状态清除为初始状态。擦除操作会将浮动栅中的电荷全部释放将存储单元恢复为无电荷状态。 读取数据 当需要读取数据时控制器会向特定的存储单元发送读取信号。存储单元中的电荷状态会影响到控制门的电流流动通过检测电流的大小来判断存储单元中的电荷状态。这样就实现了读取操作读取数据的过程不会改变存储单元中的电荷状态。 三、机械硬盘和固态硬盘的垃圾回收机制 机械硬盘HDD和固态硬盘SSD在垃圾回收GCGarbage Collection机制上有显著的区别因为它们的存储技术不同。 3.1 机械硬盘GC 机械硬盘HDD没有明确的垃圾回收机制。 机械硬盘通常不涉及垃圾回收的概念因为数据的存储是基于磁场的而不是像固态硬盘那样基于电场。覆盖写入 当文件被删除时操作系统只是将其标记为可用空间而不会立即擦除原始数据。新的数据可能会覆盖已删除的数据使其不再可访问但实际的数据擦除不会立即发生。 数据恢复 由于机械硬盘不涉及垃圾回收删除的文件仍然可能在磁盘上存在只是不再被操作系统所识别。数据恢复工具可以通过扫描磁盘表面来找回已删除的数据即使被覆盖也有可能部分或完全恢复。 3.2 固态硬盘GC 擦除操作的限制 固态硬盘中的 NAND 闪存存储单元需要在写入新数据之前进行擦除操作。由于 NAND 闪存的特性无法直接在单个存储单元上执行擦除操作将存储单元中的浮动栅的电荷全部释放将其恢复为初始状态即无电荷或低电荷状态。而是需要对整个块Block进行擦除这可能涉及多个存储单元。擦除会减少SSD寿命尤其是全盘格式化。 垃圾回收策略 固态硬盘通常具有内置的垃圾回收策略以确保可用空间的最大化和数据写入性能的最优化。当文件被删除时固态硬盘可能不会立即擦除相应的存储单元而是将其标记为垃圾数据。垃圾回收器定期执行擦除操作将标记为垃圾的存储单元擦除为可用状态以便存储新的数据。 写入放大问题 垃圾回收操作可能导致写入放大Write Amplification问题即实际写入到 NAND 闪存中的数据量可能大于应用程序实际写入的数据量。写入放大效应的原因SSD写入前需要确保该存储单元是无电荷状态但擦除要以Block为单位写于少量数据却可能擦除较大区域NAND flash的性能维护问题。写入放大可能会影响固态硬盘的性能和寿命。 TRIM命令 操作系统可以通过发送 TRIM 命令来通知固态硬盘已删除的数据块以加速垃圾回收过程。TRIM 命令告诉固态硬盘哪些存储单元不再被使用并在空闲时间进行擦除 立即擦除的说法时不准确的。没有 TRIM 支持时固态硬盘可能需要在写入新数据才先擦除旧数据这会降低写入速度。 比较2和4可知固态硬盘开启TRIM指令后删除的数据会在较短时间内被擦除不开启TRIM时短时间内则有机会恢复删除的数据没有写新数据。擦除操作会在短时间内进行但并不是马上进行这还与操作系统、GC算法、SSD控制器设计等有关。但无论如何都比不开启TRIM指令时的写数据时擦除快。 3.3 TRIM指令开启和关闭 win7及其之后的系统支持TRIM指令。 Windows查看状态 fsutil behavior query DisableDeleteNotify开启和关闭用管理员身份运行命令。 开启TRIM fsutil behavior set DisableDeleteNotify 0关闭TRIM不建议 fsutil behavior set DisableDeleteNotify 1TRIM指令开启和关闭状态下文件恢复测试 拿一个Samsung的256G固态来做测试。 原来的文件 先关闭TRIM指令并格式化硬盘。 使用winhex可以看到底层数据并没有被删除注意winhex应该使用管理员身份运行选项-常规设置里面第一个 这表明不开启TRIM指令时SSD不会马上进行GC数据是可以恢复的。 现在使用winhex或者其他任何数据恢复软件都可以恢复的。 比如 浪费时间我就不恢复了注意恢复的文件应该保存到其他硬盘避免恢复的文件覆盖未恢复的文件。 现在开启TRIM指令随便复制个文件到硬盘再格式化。 数据完全擦除。 注意开启TRIM指令也有可能在短时间内成功恢复数据。因为它是在“合适的时间”擦除可能几秒也可能是几分钟后。 开启TRIM时SSD的文件删除、快速格式化、慢格式化都会在较短时间内擦除相应的存储单元。 四、做好数据备份 我通常会将编程项目push到GitHub编辑文档也会开启云端同步。所以这次SSD被意外格式化损失不大不过可惜了好多好看的视频 可以单独拿一个机械硬盘做备份定期做好备份,备份可能遇到一些情况,比如主机要备份的文件时常增减,需要移动硬盘与之同步(或者进行历史多版本备份),可以借助一些软件来实现这种同步比如: FreeFileSync这是一个开源免费的文件夹和文件同步工具具有直观的用户界面和强大的功能。它支持双向同步、增量备份、过滤器等功能可以满足各种同步需求。 SyncToy这是由微软开发的免费文件同步工具不过官网下架了可以去第三方下载适用于Windows系统。它可以帮助用户在不同位置的文件夹之间同步文件并提供了多种同步模式包括复制、更新、合并等。 rsync对于Linux和macOS用户rsync是一个非常强大的命令行工具可以实现本地和远程文件夹之间的同步。它支持增量同步、压缩传输等功能。虽然是命令行工具但具有丰富的选项和灵活性。在终端中输入 man rsync 可以查看其详细用法和选项。 GoodSync这是一个跨平台的同步工具支持Windows、macOS、Linux以及移动设备等多种平台。它提供了实时同步、备份、文件版本控制等功能同时具有直观的界面和强大的配置选项。 重要存储使用RAID: RAID 0数据被分割成多个块并且在多个硬盘上同时写入以提高性能。RAID 0没有冗余因此不提供数据容错能力。RAID 1数据在两个硬盘上完全镜像备份提供冗余以增强数据的可靠性。RAID 1的容量等于单个硬盘的容量。RAID 5数据被划分成多个块并且每个块及其校验信息被分布式地存储在所有硬盘上以提高性能和容错能力。RAID 5至少需要三块硬盘并且可以容忍一块硬盘的故障。RAID 6类似于RAID 5但提供更高的容错能力。RAID 6至少需要四块硬盘并且可以容忍两块硬盘的故障。RAID 10也称为RAID 10是RAID 1和RAID 0的组合。数据被分割并复制到多个硬盘上以提高性能和容错能力。